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発明の名称 基板の乾燥方法及び洗浄装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−5518(P2007−5518A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−182968(P2005−182968)
出願日 平成17年6月23日(2005.6.23)
代理人 【識別番号】100095728
【弁理士】
【氏名又は名称】上柳 雅誉
発明者 大宮 秀幸
要約 課題
ウォータマークの発生や帯電現象を低減し、さらに引火の可能性も低減できるようにした基板の乾燥方法及び洗浄装置を提供する。

解決手段
純水処理後のウエーハWを枚葉式で乾燥させる方法であって、霧状のIPAをNに乗せてウエーハW表面に向けて噴霧すると共に、IPAが付着したウエーハWを回転させて、IPAを発散させる。水分を速やかに取り除くことができ、ウォータマークの発生を防ぐことが可能である。また、ウエーハWを高速で回転させる必要がなく、それゆえ、ウエーハWの空気との摩擦による帯電現象を低減することが可能である。さらに、従来例と比べて、IPAを加熱する必要がないので、引火の可能性がよりいっそう低い。
特許請求の範囲
【請求項1】
純水処理後の基板を枚葉式で乾燥させる方法であって、
前記基板に向けてアルコール系の液体を噴霧する工程と、
前記液体が噴霧された前記基板を回転させて、当該液体を遠心力で該基板から発散させる工程と、を含むことを特徴とする基板の乾燥方法。
【請求項2】
前記液体を噴霧する工程は、
霧状の前記液体を不活性ガスに乗せて前記基板の表面に噴霧する工程である、ことを特徴とする請求項1に記載の基板の乾燥方法。
【請求項3】
前記液体を噴霧する工程では、
前記霧状の液体及び前記不活性ガスを前記基板の表面に対して斜めの方向から噴霧することを特徴とする請求項2に記載の基板の乾燥方法。
【請求項4】
基板を1枚ずつ純水処理しその後、当該基板を乾燥させる枚葉式の洗浄装置であって、
純水処理後の前記基板に向けてアルコール系の液体を噴霧する噴霧手段と、
前記噴霧手段によって前記液体が噴霧された前記基板を回転させ、当該液体を遠心力で該基板から発散させる回転手段と、を含むことを特徴とする洗浄装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、基板の乾燥方法及び洗浄装置に関し、特に、ウォータマークの発生や帯電現象を低減し、さらに引火の可能性も低減できるようにしたものである。
【背景技術】
【0002】
この種の従来技術としては、例えば特許文献1に開示されたものがある。即ち、特許文献1には、IPA等のアルコール系蒸気で基板を乾燥させる基板乾燥方法が開示されており、かかる方法にあっては、ヒータによりIPAを加熱してIPA蒸気を生成し、生成したIPA蒸気を基板の表面に吐出することで、その表面を乾燥させていた。
【特許文献1】特開平7−211686号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
確かに、上記公報に開示されたような従来の方法(以下、「従来例」という。)であれば、IPA蒸気は親水性であり、また水よりも気化し易いので、基板表面の水はIPA蒸気と混ざりあって一緒に乾燥することとなり、それゆえ、基板表面でのウォータマークの発生を防止することが可能である。また、従来例では、IPA蒸気によって基板表面は空気との接触がある程度防がれるので、例えばスピン乾燥時に空気との摩擦による基板の帯電現象を低減することができる。
【0004】
その一方で、上記の従来例では、IPA蒸気を生成する(即ち、IPAを気化させる)ためにヒータが必要であった。ここで、IPAは引火性の液体であるため、ヒータからの発熱によってIPAに火が点くことが無いよう注意する必要があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ウォータマークの発生や帯電現象を低減し、さらに引火の可能性も低減できるようにした基板の乾燥方法及び洗浄装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
〔発明1〕 上記目的を達成するために、発明1の基板の乾燥方法は、純水処理後の基板を枚葉式で乾燥させる方法であって、前記基板に向けてアルコール系の液体を噴霧する工程と、前記液体が噴霧された前記基板を回転させて、当該液体を遠心力で該基板から発散させる工程と、を含むことを特徴とするものである。
ここで、「純水処理」とは、基板に純水液を供給して当該基板から洗浄液や汚れ等を取り除く処理のことであり、リンス処理とも呼ばれている。洗浄液とは、例えばAPM,HPM,SPM,DHF,BHF等のことである。また、「アルコール系の液体」とは、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール又はイソプロピルアルコール(以下、「IPA」という。)等の何れか一、或いはそれらの混合液のことである。さらに、「噴霧する」とは、このような液体を霧状にして噴出することである。
【0006】
このような構成であれば、基板に残留した水分はアルコール系の液体で置換されたり、当該液体と混ざり合って蒸発したりするので、水分を速やかに取り除くことができ、ウォータマークの発生を防ぐことが可能である。また、アルコール系の液体は蒸発し易いので、液体を取り除くために基板を高速で回転させる必要がなく、それゆえ、空気との摩擦による基板の帯電現象を低減することが可能である。さらに、従来例と比べて、アルコール系の液体を加熱する必要がないので、引火の可能性がよりいっそう低い。
【0007】
〔発明2〕 発明2の基板の乾燥方法は、発明1の基板の乾燥方法において、前記液体を噴霧する工程は、霧状の前記液体を不活性ガスに乗せて前記基板の表面に噴霧する工程である、ことを特徴とするものである。
【0008】
ここで、「不活性ガス」とは、希ガス又は窒素(N)のような反応性に乏しい気体のことである。また、「基板の表面」とは、基板の外部に向いた面のことであり、表(おもて)面又は裏面の少なくとも一方の面のことである。このような構成であれば、例えば、基板表面の酸化をある程度防ぐことができる。
【0009】
〔発明3〕 発明3の基板の乾燥方法は、発明2の基板の乾燥方法において、前記液体を噴霧する工程では、前記霧状の液体及び前記不活性ガスを前記基板の表面に対して斜めの方向から噴霧することを特徴とするものである。
このような構成であれば、霧状の液体及び不活性ガスを基板表面に対して垂直の方向から噴霧する場合と比べて、液体の跳ね返りを抑えつつ、基板の広い範囲に霧状の液体を直接供給することができる。
【0010】
〔発明4〕 発明4の洗浄装置は、基板を1枚ずつ純水処理しその後、当該基板を乾燥させる枚葉式の洗浄装置であって、純水処理後の前記基板に向けてアルコール系の液体を噴霧する噴霧手段と、前記噴霧手段によって前記液体が噴霧された前記基板を回転させ、当該液体を遠心力で該基板から発散させる回転手段と、を含むことを特徴とするものである。このような構成であれば、ウォータマークの発生や帯電現象を低減することができる。また、アルコール系の液体を加熱する必要がないので、引火の可能性をより低減することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る洗浄装置100の構成例を示す概念図である。この洗浄装置100は、ウエーハを1枚ずつ薬液処理し純水処理し(即ち、洗浄し)、その後乾燥させる枚葉式の装置である。図1に示すように、この洗浄装置100は、回転ステージ1と、洗浄容器10と、吐出ノズル20と、噴霧ノズル30と、を含んだ構成となっている。
【0012】
回転ステージ1は、ウエーハWの裏面を吸着して支持するためのものである。図示しないが、この回転ステージ1のウエーハWを吸着する面(以下、「吸着面」という。)には、排気ポンプと排気管等からなる排気系(図示せず)が設けられている。この吸着面から排気を行うことによって、回転ステージ1は、ウエーハWの裏面を吸着することが可能となっている。また、この回転ステージ1には、支持したウエーハWをその中心部を通る鉛直線(図1の1点鎖線)回りに回転させるモータ(図示せず)が取り付けられている。
【0013】
洗浄容器10は、その上側に開口部を、その下側に底面を有するものである。図1に示すように、この洗浄容器10は、回転ステージ1に支持されるウエーハWの側方及び下方をやや離れた位置から取り囲むような形状となっている。この洗浄容器10によって、薬液、純水、IPA等の装置外への飛散が防止される。また、この洗浄容器10の底面には、薬液及び純水を回収するための第1排液口11と、IPAを回収するための第2排液口12とがそれぞれ設けられている。図示しないが、第1、第2排液口11,12にはそれぞれ開閉バルブが設けられている。さらに、この洗浄容器10の底面には、図示しない排気口が設けられている。この排気口は常時開放されており、洗浄容器10内での空気等の滞留が防止されている。
【0014】
この洗浄装置100では、吐出ノズル20から洗浄容器10内へ薬液や純水を供給している間は第1排液口11が開き、第2排液口12は閉じるようになっている。また、噴霧ノズル30から洗浄容器10内へIPAを噴霧している間は、第1排液口11が閉じ、第2排液口12は開くようになっている。
吐出ノズル20は、その先端に吐出口21を有し、その後端は分岐して純水圧送部(図示せず)や薬液圧送部(図示せず)等にそれぞれ接続している。この吐出ノズル20は、回転ステージ1の上方で吐出口21を下側に向けた状態で水平方向に移動可能となっている。この洗浄装置100では、例えば、ウエーハWの表面に向けて薬液や純水を供給するときだけ、吐出ノズル20が回転ステージ1の上方に配置されるようになっている。
【0015】
また、噴霧ノズル30は、IPAを霧状にすると共に、この霧状のIPAをNに乗せて回転ステージ1側へ噴出させるものである。図1に示すように、この噴霧ノズル30は、その先端に噴霧口31を有し、その後端はIPA圧送部(図示せず)に接続している。さらに、この噴霧ノズル30の噴霧口31よりやや後側の部分には、窒素ガス(N)の供給ライン33が接続しており、この供給ライン33はIPAの供給ライン32と斜めに交差している。
【0016】
この洗浄装置100では、IPAの供給ライン32から噴霧口31に向けてIPAを供給すると同時に、Nの供給ライン32から噴霧口31に向けてNを供給することで、噴霧ノズル30内でIPAにNを噴きつけるようになっている。そして、IPAにNを吹き付けることで、IPAを霧状化すると共に、霧状となったIPAをNに乗せて噴霧口31から勢いよく噴出させるようになっている。また、酸素を含む空気ではなく、Nを用いることで、ウエーハW表面の酸化をある程度防ぐことができる。
【0017】
この噴霧ノズル30は、回転ステージ1の上方でその噴霧口31を下側に向けた状態で水平方向に移動可能となっている。また、この噴霧ノズル30は、その噴霧口31の吸着面に対する傾きを一定の範囲(例えば、7〜90゜の範囲)内で動かすことも可能となっている。さらに、この噴霧ノズル30は、供給ライン32,33のどちらか一方だけその供給を停止して、噴霧口31から(霧状でない、まとまった液のままの)IPA、又はNだけを出すことが可能となっている。
【0018】
この洗浄装置100では、例えば、ウエーハWに向けてIPAやNを供給するときだけ、噴霧ノズル30が回転ステージ1の上方に配置される。
次に、上述した洗浄装置100を用いて、ウエーハWを1枚ずつ洗浄し、その後乾燥させる方法について説明する。
図2(A)〜(D)は、本発明の実施の形態に係るウエーハWの洗浄及び乾燥方法を示す工程図である。
【0019】
図2(A)に示すように、まず始めに、回転ステージ1上にウエーハWを載置し吸着させる。次に、回転ステージ1によって支持されたウエーハWの表面の中心部上方に吐出ノズルを配置し、この吐出ノズルの吐出口から、ウエーハWの表面に向けて薬液を吐出させる。また、この薬液の吐出と同時に、又は吐出の後で、図2(B)に示すように回転ステージ1を回転(自転)させる。これにより、ウエーハWの表面に吐出された薬液には遠心力が働いて、ウエーハW表面の中心部から外周方向へ広がる。
【0020】
次に、図2(C)に示すように、回転ステージ1を回転させながら、吐出ノズルの吐出口21からウエーハWの表面に向けて純水を吐出させる。これにより、ウエーハWの表面に吐出された純水には遠心力が働いて、ウエーハW表面の中心部から外周方向へ広がる。そして、ウエーハWの表面に残っていた薬液は、この外周方向へ広がる純水で洗い流される。その後、純水の供給を停止する。
【0021】
次に、純水の供給停止とほぼ同時に、ウエーハWの上方から所定の待機位置へ吐出ノズルを移動させる。また、この吐出ノズルと入れ替えるようにして、図2(D)に示すように、ウエーハWの表面の中心部上方に噴霧ノズル30を配置する。そして、回転ステージ1を回転させながら、この噴霧ノズル30の噴霧口31からウエーハWの表面に向けて、霧状のIPAをNと共に噴霧する。
【0022】
ウエーハWの表面に付着したIPAは、回転ステージ1の回転によって遠心力が働き、ウエーハW表面の中心部から外周方向へ広がる(即ち、外周方向へ発散する。)。これにより、ウエーハWの表面に残っていた純水は、IPAで置換されたり、IPAと混ざり合って蒸発したりして、ウエーハWの表面上から速やかに取り除かれる。その後、IPA及びNの噴霧を停止すると共に、回転ステージ1の回転動作を止めて、洗浄及び乾燥処理を終了させる。
【0023】
このように、本発明の実施の形態に係る洗浄装置100によれば、ウエーハWの表面に残留した水分は霧状のIPAで置換されたり、IPAと混ざり合って蒸発したりするので、水分を速やかに取り除くことができ、ウォータマークの発生を防ぐことが可能である。また、霧状のIPAは特に蒸発し易いので、IPAを取り除くためにウエーハWを高速で回転させる必要がなく、それゆえ、空気との摩擦によるウエーハWの帯電現象を低減することが可能である。さらに、従来例と比べて、IPAを加熱する必要がないので、引火の可能性がよりいっそう低い。
【0024】
ところで、上述した洗浄装置100では、下記(i)〜(iii)で説明するような特徴がある。
(i) 回転ステージ1のスピン回転数が少ないほどウエーハWとNとの摩擦が減るので、ウエーハWの帯電現象を低減することができる。また、回転ステージ1のスピン回転数が多いほど、ウエーハWの乾燥が早い。
(ii) ウエーハW表面に対する噴霧ノズル30の角度(即ち、噴出角度)が小さいほどIPAの跳ね返りを抑えてウエーハW表面の広い範囲にIPAを直接供給することができる。また、噴出角度が大きいほど、ウエーハW表面の狭い範囲(例えば、中心部)にIPAを集中して直接供給することができる。
【0025】
例えば、図3(A)に示すように、ウエーハW表面に対する噴出角度が90゜の場合には、ウエーハWの表面の中心部に霧状のIPAが高濃度に供給される。中心部に付着した霧状のIPAは、ウエーハの回転によって、その外周方向に広がることとなる。また、図3(B)に示すように、ウエーハW表面に対する噴出角度が90℃より小さい場合には、ウエーハWの表面の中心部から外周にかけての広い範囲に霧状のIPAが低濃度に供給される。
(iii) IPA/Nの比(即ち、IPAの噴霧量)が多いほど、ウエーハWの乾燥が早い。
【0026】
上述した洗浄装置100を用いてウエーハWを洗浄処理し、乾燥処理する場合には、上記(i)〜(iii)で説明した特徴を考慮して、洗浄装置100のシーケンスを設定すると良い。以下、その例として、下記(1)〜(3)を示す。
【0027】
(1)仕上がり重視
純水処理後の乾燥処理において、その仕上がり(即ち、乾燥処理の品質)を重視する場合には、洗浄装置100を例えば図4に示すような設定で動作させる。
【0028】
図4の横軸は乾燥処理を開始してからの時間を示している。また、縦軸はNとIPAの流量を示している。仕上がり重視の場合、乾燥処理を開始してから0〜10秒の間は、
噴霧ノズル30内でのNの流量を100[l/min]、IPAの流量を75[ml/min]にそれぞれ設定する。また、回転ステージ1のスピン回転数を1000[rpm]に設定する。さらに、噴霧ノズル30からの噴出角度(ノズル角)を90゜に設定する。
【0029】
このような設定により、ウエーハWの表面の中心部には霧状のIPAが多量に供給される。また、中心部に供給されたIPAは遠心力によってその中心部から外周方向へ広がる。この初期の段階(0〜10秒)は、ウエーハWの表面から水分をおおまかに取り除くことを目的とした粗乾燥のステップである。
次に、乾燥処理を開始してから10〜20秒の間は、噴霧ノズル30内でのNの流量を70[l/min]、IPAの流量を[50ml/min]にそれぞれ設定する。また、回転ステージ1のスピン回転数を1250[rpm]に設定する。さらに、ノズル角を30゜に設定する。このような設定により、初期の段階と比べて、ウエーハWの表面の中心部から外周にかけての広い範囲に霧状のIPAが直接噴霧される。また、スピン回転数の上昇により、IPAにはより大きな遠心力が働いて外周方向へ広がることとなる。
【0030】
そして、乾燥処理を開始してから20〜30秒の間は、噴霧ノズル30内でのNの流量を50[l/min]、IPAの流量を30[ml/min]にそれぞれ設定する。また、回転ステージ1のスピン回転数を1500[rpm]に設定する。さらに、ノズル角を15゜に設定する。このような設定により、初期の段階や、中期の段階(10秒〜20秒)と比べて、ウエーハW表面の中心部から外周にかけてのより広い範囲に、霧状のIPAが直接噴霧される。また、スピン回転数のさらなる上昇により、IPAにはより大きな遠心力が働いて外周方向に広がることとなる。この後期の段階(20〜30秒)は、ウエーハWの表面から水分を完全に取り除くことを目的とした仕上げ乾燥のステップである。
【0031】
図4に示すように、仕上がり重視の設定では、30秒が経過した時点で乾燥処理を終了する。
なお、本発明では、図4に示す初期(0〜10秒)、中期(10秒〜20秒)、後期(20〜30秒)の各段階で、図7に示すように、噴霧ノズル30は噴霧口31を下側に向けた状態でウエーハWの中心部上方で静止していても良いし、ウエーハWの中心部上方とその外周上方との間で動いていても(即ち、走査していても)良い。この点については、下記(2)、(3)で示すシーケンスでも同じである。
【0032】
(2)省エネ重視
純水処理後の乾燥処理において、IPAの使用量の抑制を重視する場合には、洗浄装置100を例えば図5に示すような設定で動作させる。
【0033】
図5の横軸は乾燥処理を開始してからの時間を示している。また、縦軸はNとIPAの流量を示している。省エネ重視の場合、乾燥処理を開始してから0〜10秒の間は、噴霧ノズル30内でのNの流量を45[l/min]、IPAの流量を25[ml/min]に設定する。また、回転ステージ1のスピン回転数を1000[rpm]に設定する。さらに、ノズル角を15゜に設定する。
【0034】
次に、10〜40秒の間は、噴霧ノズル30内でのNの流量を50[l/min]、IPAの流量を30[ml/min]に設定する。また、ノズル角を7゜に設定する。回転ステージ1のスピン回転数は変更せず、そのまま1000[rpm]とする。そして、40秒が経過した時点で乾燥処理を終了する。
このような設定であれば、仕上がり重視の場合と比べて、乾燥処理に時間はかかるが、その一方で、乾燥処理の品質をある程度確保しつつ、ウエーハW1枚当たりのIPAの使用量を少なくすることができる。
【0035】
(3)スループット重視
純水処理後の乾燥処理において、スループットを重視する場合には、洗浄装置100を例えば図6に示すような設定で動作させる。
図6の横軸は乾燥処理を開始してからの時間を示している。また、縦軸はNとIPAの流量を示している。省エネ重視の場合、乾燥処理を開始してから0〜10秒の間は、噴霧ノズル30内でのNの流量を100[l/min]、IPAの流量を[75ml/min]に設定する。また、回転ステージ1のスピン回転数を1500[rpm]に設定する。さらに、ノズル角を15゜に設定する。
【0036】
次に、10〜20秒の間は、回転ステージ1のスピン回転数だけを2000[rpm]に変更する。そして、20秒が経過した時点で乾燥処理を終了する。このような設定であれば、乾燥処理の品質をある程度確保しつつ、ウエーハW1枚当たりの乾燥処理に要する時間(即ち、スループット)を少なくすることができる。
この実施の形態では、ウエーハWが本発明の「基板」に対応し、IPAが本発明の「アルコール系の液体」に対応している。また、噴霧ノズル30が本発明の「噴霧手段」に対応し、回転ステージ1が本発明の「回転手段」に対応している。
【0037】
なお、この実施の形態では、ウエーハWを回転させながらその表面にIPAとNとを噴霧する場合について説明した。しかしながら、必ずしも、IPA及びNの噴霧とウエーハWの回転とを同時に行う必要はない。
図8(A)及び(B)は、洗浄装置100におけるウエーハWの乾燥方法(他の例)を示す工程図である。例えば、図8(A)に示すように、ウエーハWの表面上に霧状ではなく、まとまった液体の状態のIPAを供給しても良い。このとき、Nの供給は停止しておく。次に、IPAの供給を開始してから一定時間が経過した後で、図8(B)に示すように、IPAの供給を止め、回転ステージ1を低速度で回転させる。また、この回転とほぼ同時に、ウエーハWの表面にHOT Nを供給する。ここで、HOT Nとは、例えば50〜80℃程度のNのことである。
【0038】
このような構成であれば、空気との摩擦による帯電現象をさらに低減することができるので、静電気による素子破壊をよりいっそう少なくすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】本発明の実施の形態に係る洗浄装置の構成例を示す概念図。
【図2】本発明の実施の形態に係るウエーハの洗浄及び乾燥方法を示す工程図。
【図3】噴霧ノズル30からの噴出角度(ノズル角)を示す図。
【図4】仕上がりを重視する場合の設定の一例を示す図。
【図5】省エネを重視する場合の設定の一例を示す図。
【図6】スループットを重視する場合の設定の一例を示す図。
【図7】噴霧ノズル30の移動動作の一例を示す図。
【図8】ウエーハWの乾燥方法(他の例)を示す工程図。
【符号の説明】
【0040】
1 回転ステージ、10 洗浄容器、11 第1排液口、12 第2排液口、20 吐出ノズル、21 吐出口、30 噴霧ノズル、31 噴霧口、32 (IPAの)供給ライン、33 (Nの)供給ライン、100 洗浄装置、W ウエーハ




 

 


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